MEMS技術による光通信用高機能デバイスの研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17068002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 羽根 一博 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (50164893)
• 研究分担者: 佐々木 実 豊田工業大学, 教授 (70282100) ; 金森 義明 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10333858)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• キーワード: 光通信 / 波長選択フィルタ / MEMS / マイクロアクチュエータ

研究概要

MEMS技術により微細な立体構造とマイクロアクチュエータを集積した機能性の高い光通信デバイスを研究した.具体的にはSi自立格子を用いた光フィルタを製作し,格子周期を変調できることを示した.また周期可変のブレーズ格子を実現した.さらにSi細線導波路波長選択スイッチを試作した.光路切り替えマイクロミラースイッチの高機能化のため角度センサの搭載や低電駆動法などを研究した.

研究成果

• [雑誌論文] Driving of micromirror and simultaneous detection of rotation angle using integrated piezoresistive sentsor (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, M. Tabata, K.Hane
  • 雑誌名: J. Opt. A: Pure Appl. Opt vol. 11,(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pitch-variable blazed grating consisting of freestanding silicon beams (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Wang, Y.Kanamori, K.Kane
  • 雑誌名: Opt. Exp vol. 17 ページ: 4419-4426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of nanoscale resonant gratings on thin silicon membrane (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Wang, Y.Kanamori, J.Ye, H.Sameshima, K.Hane
  • 雑誌名: Opt. Exp vol.17 ページ: 4938-4943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and fabrication of freestanding pitch-variable blazed grating on silicon-on-insulator wafer (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Wang, Y.Kanamori, T.Sasaki, K.Hane
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng vol. 19 ページ: 025019 (7pp)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Submicron comb-drive actuators fabricated on thin single crystalline silicon layer (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Takanashi, E.Bulgan, Y.Kanamori, K.Hane
  • 雑誌名: IEEE Trans. Industrial Electron vol. 56 ページ: 991-995
  • 査読あり
• [雑誌論文] A wavelength-selective add-drop switch using silicon microring resonator with a submicron-comb electrostatic actuator (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, Y.Kanamori, Y.Kokubun K.Hane
  • 雑誌名: Opt. Exp vol. 16 ページ: 14421-14428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of analog and desital-modulated pitch-variable gratings using silicon-insulator substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, T.Kobayashi, K.Hane
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys vol. 47 ページ: 5274-5277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parameter optimization of narrow bandstop optical filters using the self-suspended subwavelength grating for TE polarization (2008)
  • 著者名/発表者名: J.-S.Ye, Y.Kanamori, F-R.Hu, K.Hane
  • 雑誌名: J. Mod. Opt vol. 55 ページ: 1519-1528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a compact hydrogen- annealing machine for surface transformation of silicon and its applications to micro-optical devices (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, K.Douzono, S.Fujihira, K.Hane
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. A vol. 26 ページ: 365-369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Submicron silicon waveguide optical switch driven by microelectromechanical actuator (2008)
  • 著者名/発表者名: E.Bulgan, Y.Kanamori, K.Hane
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett vol. 92 ページ: 101110-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical analysis of mechanical contact based submicron Si waveguide optical microswitch at telecommunication wavelength (2008)
  • 著者名/発表者名: E.Bulgan, Y.Kanamori, K.Hane
  • 雑誌名: IEEJ Trans. SM vol. 127 ページ: 80-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micromachined surface emitting dye laser with a serf-suspended guided mode resonant grating (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Matsuyama, Y.Kanamori, J-S.Ye, K.Hane
  • 雑誌名: J. Opt. A: Pure Appl. Opt Vol. 9 ページ: 940-944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angled exposure method for patterning on three-dimensional structures (2007)
  • 著者名/発表者名: V.K.Singh, M.Sasaki, K.Hane
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys vol. 46 ページ: 6449-6453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geometrical characteristics of silicon cavities etiched in EDP (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Ju, T.Ohta, M.Ito, M.Sasaki, K.Hane, M.Hori
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng vol. 17 ページ: 1012-1016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Out-of-plane motion of 260-nm thick guided-mode resonant grating filter controlled by four micro-thermal actuators (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, T.Kitani, K.Hane
  • 雑誌名: Microsyst. Technol vol. 13 ページ: 867-872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of tense thin-film torsion bar for large rotation and low-voltage driving of micromirror (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, S.Yuki, K.Hane
  • 雑誌名: IEEE J. Selected Topics Quant. Electron vol. 13 ページ: 290-296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Narrow-band tunable optical filters using the self-suspended subwavelength grating (2007)
  • 著者名/発表者名: J.S.Ye, Y.Kanemori, F.-R.Hu, K.Hane
  • 雑誌名: J. Mod. Opt vol. 54 ページ: 827-832
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rigorous reflectance performance analysis of Si3N4 self-suspended subwavelength gratings (2007)
  • 著者名/発表者名: J.S.Ye, Y.Kanamori, F.-R.Hu, K.Hane
  • 雑誌名: Opt. Commun vol. 270 ページ: 233-237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of guided resonance in a photonic crystal slab using microelectromechanical actuators (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, T.Kitani, K.Hane
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett vol. 90 ページ: 031911-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micromirror with two parallel rotation axes for external cavity diode laser (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Ishimori, M.Sasaki, K.Hane
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron vol. E90-C ページ: 72-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable vertical comb for driving micromirror realized by bending drive wafer (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, M.Ishimori, J.-H.Song, K.Hane
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron vol. E90-C ページ: 147-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of transmission color filters using silicon subwavelength gratings on quartz substrates (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, M.Shimono, K.Hane
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technol. Lett vol. 18 ページ: 2126-2128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-supported subwavelength gratings with a broad band of high reflectance analyzed by the rigorous coupled-wave method (2006)
  • 著者名/発表者名: J.S.Ye, Y.Kanamori, F.-R.Hu, K.Hane
  • 雑誌名: J. Mod. Opt vol. 53 ページ: 1995-2004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-rotation and low-voltage driving of micromirror realized by tense thin-film torsion bar (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, S.Yuki, K.Hane
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technol. Lett vol. 18 ページ: 1573-1575
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exposure method for three-dimensional samples using phase shift mask (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, T.Edwin, K.Hane
  • 雑誌名: IEEJ Trans. SM vol. 126 ページ: 241-242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic actuator with segmented comb electrodes (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, F.Bono, K.Hane
  • 雑誌名: IEEJ Trans. SM vol. 126 ページ: 168-169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoresistive rotation angle sensor integrated in micromirror (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, M.Tabata, T.Haga, and K.Hane
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys vol. 45 ページ: 3789-3793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable optical reflectance of a self-supported Si grating (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Hane, T.Kobayashi, F.-R.Hu, Y.Kanamori
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett vol. 88 ページ: 141109-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Guided-mode resonant grating filter fabricated on silicon-on-insulator substrate (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, T.Kitani, K.Hane
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys vol. 45 ページ: 1883-1885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deposition of thin and uniform photoresist on three-dimensional structures using fast flow in spray coating (2005)
  • 著者名/発表者名: V.K.Singh, M.Sasaki, K.Hane, Y.Watanabe, H.Takamatsu, M.Kawakita, H.Hayashi
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng vol. 15 ページ: 2339-2345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface emission from solid polymer dye in a guided mode resonant grating filter structure (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kobayashi, Y.Kanamori, K.Hane
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett vol. 87 ページ: 151106-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional micro-machining for fiber-type optical control devices (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Kumazaki, S.Inaba, K.Hane, Y.Nasu
  • 雑誌名: IEEJ Trans. SM vol. 125-E ページ: 211-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Technique for preparing defect-free spray coated resist-film on three-dimensional micro-electromecanical systems (2005)
  • 著者名/発表者名: V.K.Singh, M.Sasaki, J.-H.Song, K.Hane
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys vol. 44 ページ: 2016-2020
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication of variable drop filters with resonant cavities in photonic crystals using thin comb-drive actuators (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, K.Takahashi, K.Hane
  • 学会等名: 21th Int. Microprocesses and Nanotechnology Conf
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] Silicon substrate with antireflection subwavelength gratings for optical communication devices fabricated with nano-particle masks (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Haida, Y.Kanamori, K.Hane
  • 学会等名: 21th Int. Microprocesses and Nanotechnology Conf
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Silicon Self-Suspended Resonant Grating Filters at Telecommunication Wavelength (2008)
  • 著者名/発表者名: J.Ye, N.Matsuyama, Y.Kanamori, K.Hane
  • 学会等名: CLEO 2008
  • 発表場所: San Jose, U.S.A
  • 年月日: 2008-05-06
• [学会発表] Subwavelength gratings combined with MEMS (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Hane, J.-S.Ye, Y.Kanamori
  • 学会等名: The 14th Int. Display Workshops
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2007-12-06
• [学会発表] Fabrication of pitch-variable MEMS gratings using thermal and electronic actuators (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, T.Kobayashi, K.Hane
  • 学会等名: 2007 Int. Microprocesses and Nanotechnology Conf
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2007-11-06
• [学会発表] Performance of tense thin film torsion bar for large-rotation and low-voltage driving of micromirror (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, S.Yuki, K.Hane
  • 学会等名: 2007 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2007-09-18
• [学会発表] Passivated piezoresistive rotation angle sensor integrated in micromirror (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, M.Tabata, K.Hane
  • 学会等名: Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotoincs
  • 発表場所: Hualien, Taiwan
  • 年月日: 2007-08-16
• [学会発表] Mechanical-contact-based submicron- Si- waveguide optical microswitch at telecommunication wavelengths (2007)
  • 著者名/発表者名: E.Bulgan, Y.Kanamori, K.Hane
  • 学会等名: Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotoincs, Hualien
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2007-08-14
• [学会発表] Optically flat micromirror using stretched membrane with crystallization-induced stress (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, T.Sasaki, K.Hane, H.Miura
  • 学会等名: Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotoincs
  • 発表場所: Hualien, Taiwan
  • 年月日: 2007-08-13
• [学会発表] Self-supported pitch-variable guided-mode resonant grating filters at telecom wavelength (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, N.Matsuyama, J.-S.Ye, K.Hane
  • 学会等名: Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotoincs
  • 発表場所: Hualien, Taiwan
  • 年月日: 2007-08-12
• [学会発表] Driving of micromirror and simultaneous detection of rotation angle using integrated piezoresistive sensor (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, M.Tabata, K.Hane
  • 学会等名: The 14th Int. Conf. on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
  • 発表場所: Lyon France
  • 年月日: 2007-06-10
• [学会発表] Tunable optical filters with a nanostructured suspended grating (2007)
  • 著者名/発表者名: J.-S.Ye, Y.Kanamori, F.-R.Hu, K.Hane
  • 学会等名: Int. Conf. on Nanoscience and Technology
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2007-06-04
• [学会発表] Fiber-Bragg gratuned by micro-heater array (2006)
  • 著者名/発表者名: V.K.Singh, M.Sasaki, K.Hane
  • 学会等名: 5th Int. Conf. on Optics-photonics Design and Fabrication
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2006-12-07
• [学会発表] Tunable optical filters by using self-suspended subwavelength gratings (2006)
  • 著者名/発表者名: J.-S.Ye, Y.Kanamori, F.-R.Hu, K.Hane
  • 学会等名: 5th Int. Conf. on Optics-photonics Design and Fabrication
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2006-12-07
• [学会発表] Photonic structure and materials combined with micro/nano-electro-mechanical systems (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Hane, F.-R.Hu, Y.Kanamori
  • 学会等名: The 1st Int. Workshop on Functional Materials and The 3rd Int. Workshop on Nanophysics and nanotechnology
  • 発表場所: Halong, Vietnum
  • 年月日: 2006-12-07
• [学会発表] MENS for subwavelength optics (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Hane
  • 学会等名: The 6th US-Japan Joint Symposium on Nano systems
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2006-10-11
• [学会発表] Movable guided-mode resonant grating filters by four bimorph actuators for wavelength selective dynamic reflection control (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Kanamori, T.Kitani, K.Hane
  • 学会等名: IEEE/LEOS Int. Conf. on Optical MEMs and Their Application
  • 発表場所: Big Sky, U.S.A
  • 年月日: 2006-08-22
• [学会発表] Silicon microring resonator connected with submicron comb actuator (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, Y.Kanamori, K.Hane
  • 学会等名: Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotoincs
  • 発表場所: Freibrug, Germany
  • 年月日: 2006-08-14
• [学会発表] Optical MEMS and NEMS : Thin film micro/nano machining and integration (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Hane
  • 学会等名: The 49th Society of Vacuum Coaters Tech. Conf
  • 発表場所: Washington, DC, U.S.A
  • 年月日: 2006-04-25
• [学会発表] Micro/nano opt-mechanical systems using silicon micromachining technology (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Hane, M.Sasaki, Y.Kanamori, F.R.Hu
  • 学会等名: Nanoengineering Symposium 2005
  • 発表場所: Daeon, Korea
  • 年月日: 2005-10-28
• [学会発表] Piezoresistive rotation angle sensor integrated in micromirror (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, M.Tabata, T.Haga and K.Hane
  • 学会等名: Int. Conf. on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2005-09-16
• [学会発表] Performance of tense thin film torsion bar for large-rotation and low-voltage driving of micromirror (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, S.Yuuki, K.Hane
  • 学会等名: IEEE/LEOS Int. Conf. on Optical MEMs and Their Application
  • 発表場所: Oulu, Finland
  • 年月日: 2005-08-03
• [学会発表] A surface emitting solid polymer dye laser using a guided mode resonant grating for bio-optical detections (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kobayashi, Y.Kanamori, K.Hane
  • 学会等名: IEEE/LEOS Int. Conf. on Optical MEMs and Their Application
  • 発表場所: Oulu, Finland
  • 年月日: 2005-08-01
• [備考]
  • URL: http://www.hane.
• [産業財産権] 光導波路デバイス装置及びその製造方法 (2007)
  • 発明者名: 羽根一博、金森義明
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2007-76749
  • 出願年月日: 2007-03-23
• [産業財産権] 光フィルター装置及びその製造方法 (2007)
  • 発明者名: 金森義明、羽根義明
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2007-76748
  • 出願年月日: 2007-03-23
• [産業財産権] マイクロミラーデバイスとその製造方法,マイクロミラーデバイスの角度計測方法,およびマイクロミラーデバイス応用装置 (2005)
  • 発明者名: 佐々木実、羽根一博
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2005-219851
  • 出願年月日: 2005-07-29
• [産業財産権] レーザー共振器装置およびその製造方法 (2005)
  • 発明者名: 羽根一博、金森義明
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2005-185888
  • 出願年月日: 2005-06-27
• [産業財産権] サブ波長周期格子を用いたレーザー装置 (2005)
  • 発明者名: 羽根一博、金森義明
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2005-158129
  • 出願年月日: 2005-05-31